Файл: Применение объектно-ориентированного подхода при проектировании информационной системы.pdf

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день ситуация такова, что успешность и эффективность деятельности большинства организаций и различных предприятий так или иначе связана с информационными технологиями. Неоднократно подтверждено, что внедрение и эффективное применение информационных систем значительно стимулирует повышение продуктивности деятельности сотрудников, от которых зависит скорость добавления, изменения, обработки и удаления информации. Такой подход дает возможность повысить оперативность труда, а также обеспечить адекватность и достоверность информации.

Методики, применяемые для проектирования программ и их систем, формировались на протяжении длительного времени. Необходимость создания все новых и новых методик обнаруживалась при разработке сложных программных систем в условиях дефицита времени на разработку. Такие инциденты были свойственны крупным промышленным организациям, в частности, оборонного ведомства.

На сегодняшний день наиболее известными и часто встречающимися являются три подхода к проектированию информационной системы: структурный, процессный и объектно–ориентированный. И ситуация обстоит так, что объектно–ориентированный подход предоставляет наиболее наглядную информацию и возможности для проектирования.

Исходя из вышесказанного, определяется цель исследования: рассмотреть особенности применения объектно–ориентированного подхода при проектировании информационной системы.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. Проанализировать структурный подход к проектированию информационных систем;
2. Рассмотреть процессный подход к проектированию информационных систем;
3. Охарактеризовать объектно–ориентированный подход;
4. Проанализировать основные понятия объектно–ориентированного подхода;
5. Выявить преимущества и недостатки применения объектно–ориентированного подхода при проектировании информационной системы;
6. Рассмотреть примеры программных продуктов, используемых для реализации объектно–ориентированного подхода.

Структура работы включает в себя две главы, первая из которых содержит два параграфа, а вторая – четыре. Кроме того, в структуру работы включены такие элементы, как содержание, введение, заключение и список использованной литературы.

Глава 1. Различные подходы к проектированию информационных систем

Структурный подход

Сегодня ученому миру наиболее известны три основных подхода к проектированию информационных систем различных видов: системный, процессный и объектно-ориентированный. Основное отличие в перечисленных подходах – это методы, которыми производится декомпозиция информационных систем при проектировании. Так, при применении структурного подхода производится функциональная декомпозиция, при которой необходимо произвести описание структуры проектируемой системы в терминах иерархии ее функций и передачи информации между отдельными функциональными элементами. Второй, объектно–ориентированный подход основывается на объектной декомпозиции. При этом структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами.

Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны. При разработке системы «снизу–вверх» от отдельных задач ко всей системе целостность теряется, возникают проблемы при информационной стыковке отдельных компонентов.

Все наиболее распространенные методологии структурного подхода базируются на ряде общих принципов. В качестве двух базовых принципов используются следующие:

• принцип «разделяй и властвуй» – принцип решения сложных проблем путем их разбиения на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения;
• принцип иерархического упорядочивания – принцип организации составных частей проблемы в иерархические древовидные структуры с добавлением новых деталей на каждом уровне.

Выделение двух базовых принципов не означает, что остальные принципы являются второстепенными, поскольку игнорирование любого из них может привести к непредсказуемым последствиям (в том числе и к провалу всего проекта). Основными из этих принципов являются следующие:

• принцип абстрагирования – заключается в выделении существенных аспектов системы и отвлечения от несущественных;
• принцип формализации – заключается в необходимости строгого методического подхода к решению проблемы;
• принцип непротиворечивости – заключается в обоснованности и согласованности элементов;
• принцип структурирования данных – заключается в том, что данные должны быть структурированы и иерархически организованы.

В структурном анализе используются в основном две группы средств, иллюстрирующих функции, выполняемые системой и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей (диаграмм), наиболее распространенными среди которых являются следующие:

• SADT (Structured Analysis and Design Technique) модели и соответствующие функциональные диаграммы;
• DFD (Data Flow Diagrams) диаграммы потоков данных;
• ERD (Entity–Relationship Diagrams) диаграммы «сущность–связь».

На стадии проектирования ИС модели расширяются, уточняются и дополняются диаграммами, отражающими структуру программного обеспечения: архитектуру ПО, структурные схемы программ и диаграммы экранных форм.

Перечисленные модели в совокупности дают полное описание информационной системы вне зависимости от того, является ли она существующей или вновь разрабатываемой. Состав диаграмм в каждом конкретном случае зависит от необходимой полноты описания системы.

Подробнее рассмотрим методологию SADT

Методология SADT разработана Дугласом Россом. На ее основе разработана, в частности, известная методология IDEF0 (Icam DEFinition), которая является основной частью программы ICAM (Интеграция компьютерных и промышленных технологий), проводимой по инициативе ВВС США.

Методология SADT представляет собой совокупность методов, правил и процедур, которые предназначены для построения функциональной модели объекта какой–либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями. Основные элементы этой методологии основываются на следующих концепциях:

• графическое представление блочного моделирования. Графика блоков и дуг SADT–диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него. Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг, выражающих «ограничения», которые в свою очередь определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются;
• строгость и точность. Выполнение правил SADT требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика. Правила SADT включают:
• ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции (правило 3–6 блоков);
• связность диаграмм (номера блоков);
• уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся имен);
• синтаксические правила для графики (блоков и дуг);
• разделение входов и управлений (правило определения роли данных).
• отделение организации от функции, т.е. исключение влияния организационной структуры на функциональную модель.

Методология SADT может быть использована для моделирования широкого круга систем и определения требований и функций, а уже после – непосредственно для разработки системы, которая удовлетворяет ранее разработанным требованиям, а также реализует предполагаемые функции. Для уже существующих систем, SADT может быть использована для анализа функций, выполняемых системой, а также для указания механизмов, посредством которых они осуществляются.

Процессный подход

Для рассмотрения процессного подхода необходимо, в первую очередь, определить, что данный подход направлен именно на бизнес-процессы, которые происходят в организации. Это основное отличие структурного и процессного подходов – первый же ориентирован на организационную структуру организации, а не на бизнес-процессы.

Считается, что изначально любая программная система обладает собственными структурами данных. Данные структуры организованы таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективизацию работы базовых функций системы любой направленности, и, в то же время, всегда предполагается оптимизация под базовые привычные интерфейсы пользователя.

При внедрении уже готовой информационной системы или программного обеспечения необходимо обеспечить поддержку процессов. Такие процессы часто обладают трудно определяемыми объемом и функциональностью, из-за чего нередко возникает ситуация, при которой для эффективной автоматизации возникает необходимость обработки информации, которая не была заложена разработчиком в базовые данные информационной системы. Так, ресурсоемкость построения системы, выполняющей обработку данных и запросы, не установленные первоначальным разработчиком, всегда будет высокой, как со стороны трудоемкости, так и со стороны времени.

Для выхода из сложившейся ситуации пользователю может быть предоставлен открытый механизм, позволяющий осуществлять построение собственных структур информации. При этом это должен быть именно доступ к информации при помощи самих объектов разрабатываемой системы. Таким образом и реализуется процессный подход к проектированию информационных систем.

Глава 2. Объектно–ориентированный подход при проектировании информационной системы

2.1 Характеристика объектно–ориентированного подхода

На настоящий момент более чем распространенным является проектирование информационных систем с применением разнообразных информационных технологий, в частности – программных приложений. Также сами программные приложения могут служить итоговым продуктом, а их разработка и внедрение может происходить классическими методами, применяющими алгоритмы, процедуры и данные. Но в последнее время все более обширно используются и более современные методы – объектно-ориентированные, которые основываются на концептуальном моделировании предметной области. Такое моделирование подразумевает, что использование именно объектно-ориентированного подхода при моделировании предметной области и проектировании информационных систем обеспечивает возможность построения эффективного приложения со сложной, многоярусной иерархической бизнес-логикой.

Одной из ключевых особенностей объектно-ориентированного подхода называют программное описание именно тех сущностей, которые участвуют в процедурах, необходимых для решения той или иной задачи. Это объясняется тем, что процедуры как таковые происходят не сами по себе, а путем конкретного, четко определенного взаимодействия некоторых объектов. При этом также учитываются свойства и характеристики участвующих объектов, и в случае, когда объекты и их характеристики имеют описательный компонент в программе, то все, что нужно сделать для эффективного функционирования – только обеспечить этим объектам взаимодействие друг с другом. А процедуры, выполнение которых необходимо для решения задачи, и будут являться результатом такого взаимодействия.

Как правило, применение объектно-ориентированного подхода при программировании и проектировании информационных систем подразумевает выполнение следующий стадий:

1. Объектно–ориентированный анализ (OOA). При данном анализе система моделируемая и система разрабатываемая анализируются со стороны классов и объектов, которые были выявлены при анализе предметной области.
2. Объектно–ориентированное проектирование (OOD). При данном проектировании выполняется детальная декомпозиция объектов, благодаря чему происходит создание объектной модели разрабатываемой системы.
3. Объектно–ориентированное программирование (OOP). В данную стадию программа принимает вид определенной структурированной совокупности объектов, при этом каждый из таких объектов представляет собой экземпляр определенного класса, а классы, в свою очередь, формируют иерархию наследования.